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Mapa detallado del microbiome humano de la lengüeta

Un nuevo estudio publicó en los partes de los partes de la célula del gorrón en marzo de 2020 el uso de las técnicas de proyección de imagen espectrales avanzadas y rápidas de desarrollar un mapa detallado de comunidades microbianas en la lengüeta humana. La investigación ayudará a entender cómo tales comunidades crecen y forman configuraciones ordenadas.

Ecología espacial y CLASH-FISH

La ecología espacial o la ecología del paisaje es un área de investigación que investiga la formación de configuraciones espaciales entre comunidades bacterianas. La magnitud del “grano” (la unidad más pequeña que es observada) y el “fragmento” (el alcance de observaciones) son determinantes importantes de la escala del examen. La escala es crucial cuando se trata de teorías del edificio sobre cómo ordenan a tales comunidades.

¿Cómo se forman tales configuraciones? En la boca humana, por lo menos, la respuesta incluye factores tales como la temperatura, la humedad nivela, el flujo de la saliva, el nivel del oxígeno, el pH, y el número de escoriaciones de las épocas o de procedimientos de la higiene oral ocurre. Además de estos factores del macronivel, los microbios ellos mismos producen y utilizan las composiciones metabólicas, alimentos, y los inhibidores, incluyendo las moléculas antimicrobianas. También evitan físicamente que otros microbios ocupen el espacio primero, o sus superficies pueden ofrecer los buenos sitios para que otros microbios aten a. Tales acciones recíprocas llevan a una comunidad diversa y funcionalmente redundante, que es más o menos estable y metabólico active según los niveles de acción recíproca inter-microbiana.

Para correlacionar la orientación espacial, otros factores se deben saber, por ejemplo la distancia entre los microbios así como la distancia entre los microbios y otras características del ordenador principal tales como la célula huesped más cercana o la superficie de un biofilm cuyo es el microbio una proyección de imagen de la partición se utiliza para obtener la información sobre tales configuraciones en el nivel individual de la célula en las escalas de hasta un milímetro.

El revelado de una técnica llamada etiqueta combinatoria junto con el hibridación in situ de la proyección de imagen-fluorescencia espectral (CLASI-FISH) ha ayudado a clases microbianas múltiples para ser determinado y para ser localizado al mismo tiempo etiqueta cualquier tipo dado de microbio con los fluorophores múltiples. Esto ayuda a visualizar la ordenación espacial de un sistema entero de microbios que forman a comunidades microbianas en la escala del micrón.

Biofilm bacteriano escariado de la superficie de la lengüeta y reflejado usando CLASI-FISH. El tejido epitelial humano forma una base central (gris). Los colores indican diversas bacterias: Los actinomicetos (rojos) ocupan una región cerca de la base; El estreptococo (verde) se localiza en una costra exterior y en galones en el interior. Otras taxus (Rothia, color cianita; Neisseria, amarillo; Veillonella, magentas) están presentes en los atados y los galones que sugieren el incremento de la comunidad hacia fuera de la base central. Haber de imagen: Steven Wilbert y Gary Borisy, el instituto de Forsyth
Biofilm bacteriano escariado de la superficie de la lengüeta y reflejado usando CLASI-FISH. El tejido epitelial humano forma una base central (gris). Los colores indican diversas bacterias: Los actinomicetos (rojos) ocupan una región cerca de la base; El estreptococo (verde) se localiza en una costra exterior y en galones en el interior. Otras taxus (Rothia, color cianita; Neisseria, amarillo; Veillonella, magentas) están presentes en los atados y los galones que sugieren el incremento de la comunidad hacia fuera de la base central. Haber de imagen: Steven Wilbert y Gary Borisy, el instituto de Forsyth

El estudio

El estudio actual utiliza proyección de imagen multiespectral de la fluorescencia para establecer su papel en la ecología espacial para los sistemas microbianos en la lengüeta. Aquí hay microbios denso agrupados múltiples en contacto con el epitelio humano y también con otros hábitats orales como la membrana mucosa de la boca y de los dientes.

Los investigadores utilizaron una rasqueta de lengüeta plástica surcada para cerco un espécimen escariado de nuevo a frente. La talla y la ordenación interna de estos fragmentos del biofilm los llevaron a concluir que representaron la ordenación espacial de las bacterias en los diversos niveles del dorso de la lengüeta fielmente sobre una escala de centenares de micrómetros. Estos niveles incluyen las capotas de las papilas filiformes que revisten la lengüeta, las limas hoyas entre ellas, y las espinas dorsales finas que proyectan de ellas, que reciben las bacterias de diversos tipos.

Los investigadores primero determinaron el bacteriano mayor pulsan hacia adentro las muestras escariadas de las lengüetas de 21 voluntarios sanos ordenando, y después analizaban cada clase para subir con un a la vista de la estructura del microbiome en suficiente detalle para permitir que cada uno de la especie dominante sea destinada su propio sitio en la lengüeta.

La mayor parte de los genes microbianos en la comunidad de la lengüeta se forman de un número limitado de oligotypes, según el proyecto humano de Microbiome (HMP). Conectando cada oligotype en la boca a las clases bacterianas en la base de datos oral humana desplegada de Microbiome (eHOMD), los investigadores determinaron 17 géneros bacterianos presentes en más el de 80% de gente y de formar 0,5% de los microbios. Usando la secuencia de datos del HMP, encontraron que el 95% o más de las series bacterianas vinieron de un equipo similar de géneros.

Los investigadores concluyen que estos géneros son “probablemente formar el marco espacial y metabólico del microbiome sano de TD.”

Organización espacial

Los investigadores encontraron tres tipos de ordenaciones microbianas: bacterias libres, bacterias en las células epiteliales squamous, y consorcios bacterianos, o estructural grupos complejos. Estes último eran biofilms bacterianos hechos de varias capas de microbios, con un límite distinto y una base epitelial.

El análisis bacteriano de la composición en cada categoría y situación espacial mostró que los consorcios eran más homogéneos que las otras categorías, con las configuraciones bacterianas similares a través de todas las muestras. Las bacterias libres y del epitelio-salto ocurrieron único o en pequeños atados. En cambio, cada consorcio visualizó la misma estructura localizada del remiendo, cada uno dominada por un tipo bacteriano.

Cada remiendo tiene un límite distinto, es diez a los centenares de micrómetros de largo, y tiene una base de células epiteliales de la mucosa humanas. Los consorcios viven entre la zona del perímetro, que se expone a la saliva y al oxígeno, y la base epitelial.

Por lo menos una muestra de cada participante, y sobre el 95% de imágenes de la muestra, mostró la presencia de 3 géneros: Actinomicetos, Rothia, y estreptococo. Cada uno tenía sus los propio “sweet spot” en el consorcio, con los actinomicetos formando dominios contínuos grandes cerca de la base o galones entre los remiendos de otras bacterias. Rothia formó remiendos grandes cerca del perímetro así como alrededor de una base de células epiteliales o bacterianas. Dentro de una capa tan cortical, el Rothia estaba a menudo fragmentado hacia arriba por las corrientes o los remiendos de otros tipos bacterianos. El estreptococo formó una capa externa fina en el consorcio así como las venas o los remiendos dentro de él.

Otros tipos prominentes de las bacterias considerados en muestras de todos los individuos en el estudio incluyeron Veillonella, Gemella, neiseriáceas, y el fílum Saccharibacteria. Algunas de estas clases bacterianas pueden ser ayudar a convertir el nitrato en la saliva en el nitrito y a ayudar así a regular los niveles de óxido nítrico en la carrocería. Menos que un quinto de células no fueron manchadas con las antenas específicas unas de los.

Después, los investigadores observaban los diversos géneros dentro del consorcio, cada especie dentro de un género, y una especie particularmente que era probablemente el representante de ese género en la lengüeta. Como se esperaba de datos de HMP, encontraron, por ejemplo, que Rothia fue representado por el mucilaginosa del R., actinomicetos por odontolyticus del A., y a un mucho poco fragmento, al graevenitizii del A., y a la Neisseria por los flavescens del N. El mitis del S., el salivarius del S. y los parasanguinis del S. fueron encontrados en todos los consorcios pero en diversos lugares.

La formación de consorcios

Los científicos presumen que las células bacterianas en el empuje del dorso de la lengüeta en uno a mientras que se multiplican. Cada clase aumenta más rápidamente en gran número del área que es ideal para su incremento, llevando a los remiendos irregular dados forma. Éste es el origen de la ordenación del remiendo vista en el microbiome maduro. En mala salud, la estructura de la comunidad microbiana podía variar.

“Nuestro estudio es nuevo porque nadie antes ha podido observar el biofilm en la lengüeta de una manera que distingue todas las bacterias diferentes de modo que poder ver cómo se arreglan,” al investigador que Gary Borisy dice. “La mayor parte del trabajo previo sobre comunidades bacterianas utilizó aproximaciones ordenar-basadas DNA, pero conseguir la serie de la DNA, usted tiene que primero esmerilar encima de la muestra y extraer la DNA, que destruye toda la estructura espacial hermosa que estaba allí. La proyección de imagen con nuestra técnica de CLASI-FISH nos permite preservar la estructura espacial y determinar las bacterias al mismo tiempo.”

Es decir este método de la proyección de imagen podía determinar la mayor parte de las células en cada consorcio, así como su ordenación del abundancia y espacial en relación a la fuente de la nutrición y a la situación del substrato.

Los estudios de la micrómetro-escala ayudan a distinguir a comunidades microbianas en relación a su ordenación biológica. El uso de las antenas del especie-nivel muestra que muchas especies son especialistas del sitio que ocurren en un sitio, como placa dental, pero no en el otro, es decir, el dorso de la lengüeta.

Los investigadores concluyen, “aunque la proyección de imagen sea solamente una de varias tecnologías dominantes, él ofrecen la ventaja única de mostrarnos el objetivo: el paisaje y las estructuras que los microbios construyen y que necesitamos explicar y réplica para haber logrado una comprensión de la comunidad microbiana.”

Journal reference:

Wilbert et al., Spatial ecology of the human tongue dorsum microbiome, Cell Reports 30, 1–13 (2020), https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(20)30271-0

Dr. Liji Thomas

Written by

Dr. Liji Thomas

Dr. Liji Thomas is an OB-GYN, who graduated from the Government Medical College, University of Calicut, Kerala, in 2001. Liji practiced as a full-time consultant in obstetrics/gynecology in a private hospital for a few years following her graduation. She has counseled hundreds of patients facing issues from pregnancy-related problems and infertility, and has been in charge of over 2,000 deliveries, striving always to achieve a normal delivery rather than operative.

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